浸漬型膜分離装置
【課題】気体供給管が１つで散気管の長さを長くしても、効率的に満遍なく均一に微細気泡を発生させることができる微細気泡散気管を用いた浸漬型膜分離装置を提供する。
【解決手段】被処理液を貯留した処理槽８内に浸漬設置される浸漬型膜分離装置において、複数の平膜型分離膜エレメントが膜面平行に並列に配置されてなる分離膜モジュール２３と、該分離膜モジュールの鉛直下方に設置され、１つの気体供給管１０に連接された複数の微細気泡散気管６とを備え、該複数の微細気泡散気管が、分離膜エレメントの膜面に交差する方向に延びており、少なくとも、筒状の支持管と、弾性シートが該支持管の外周を覆うように配置され、該支持管の内側に供給した気体が、該支持管の表面に設けられた複数の孔から該支持管と該弾性体の間隙に流入し、該弾性シートの微細スリットが開くことにより、微細気泡が散気管外に発生する微細気泡散気管を有する浸漬型膜分離装置。
【解決手段】被処理液を貯留した処理槽８内に浸漬設置される浸漬型膜分離装置において、複数の平膜型分離膜エレメントが膜面平行に並列に配置されてなる分離膜モジュール２３と、該分離膜モジュールの鉛直下方に設置され、１つの気体供給管１０に連接された複数の微細気泡散気管６とを備え、該複数の微細気泡散気管が、分離膜エレメントの膜面に交差する方向に延びており、少なくとも、筒状の支持管と、弾性シートが該支持管の外周を覆うように配置され、該支持管の内側に供給した気体が、該支持管の表面に設けられた複数の孔から該支持管と該弾性体の間隙に流入し、該弾性シートの微細スリットが開くことにより、微細気泡が散気管外に発生する微細気泡散気管を有する浸漬型膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥や微生物培養液への酸素供給に好適に使用することが出来る微細気泡散気管を備え、下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を膜によりろ過処理する浸漬型膜分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を生物学的に処理する活性汚泥法や、微生物を利用した好気的な有価物生産プロセスでは、活性汚泥や微生物培養液に、効率よく酸素を供給することが、プロセス全体の効率化、低コスト化、省エネ化のために重要である。このような酸素供給手段として、例えば、図１６に示す微細気泡散気管が知られている。
【０００３】
この微細気泡散気管は、筒状の支持管１の外周を覆うように微細スリットを有した弾性シート２が設置され、その端部が締め付け金具３で封止されている。ここで、支持管１の片端の前記支持管１と弾性シート２との間隙は、気体供給部４と、貫通孔５を介して連通している。つまり、気体供給部４から供給された空気は貫通孔５を通った後、支持管１と弾性シート２との間隙に入り、弾性シート２を膨張させる。弾性シート２が膨張したことによって微細スリットが開き、供給された気体が微細気泡となって、活性汚泥や微生物培養液中に放出させる。空気供給が停止した時には弾性シート２が収縮して微細スリットが閉じるので、微細気泡が放出されない時に微細スリットから活性汚泥や微生物培養液が散気管内に流入することがなく、微細スリットの閉塞や散気管内の汚れを防ぐことができる。
【０００４】
そして、下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を膜によりろ過処理する浸漬型膜分離装置に微細気泡散気管を用いた例として、特許文献１が挙げられる。本例は中空糸膜を用いた浸漬型膜分離装置であるが、装置のサイズが大きく、散気管の長手方向（筒状支持管の中心軸の方向）の長さが、一定長（約１０００ｍｍ）を越えると、気体供給部に近い位置（根元側）にある微細スリットからは十分な気泡が発生するが、気体供給部から遠い位置（先端側）にある微細スリットから発生する気泡量が少なくなり、発生する気泡量に大きな偏りが発生する、という問題が起こる可能性がある。
【０００５】
このような問題を解決するための手段として、図１７に示したように、１本の気体供給管１０から供給された空気を、その両側に設けた複数の分岐管９に誘導し、分岐管９に連通して設けられた微細気泡散気管６の微細スリットから散気する構造が知られている（特許文献２）。
【０００６】
そして、これを下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を膜によりろ過処理する浸漬型膜分離装置２３として用いたものを図１８に示す。図１８において、浸漬型膜分離装置２３は、処理槽８の中に貯留された被処理液中に浸漬されている。複数枚の平板状ろ過膜２２を膜面平行となるように並列で配置した浸漬型膜分離装置２３には、透過水出口２５が設置されていて、この透過水出口２６には、処理水配管２４と吸引ポンプ２５とが連通している。
【０００７】
処理槽８の上方には被処理液供給管２１が開口している。そして、ろ過の駆動力として吸引ポンプ２５を作動させると、処理槽内の被処理液は浸漬型膜分離装置２３内に配置された平板状ろ過膜２２によってろ過され、ろ過水は、透過水出口２６、処理水配管２４を介して系外に取り出される。
【０００８】
浸漬型膜分離装置２３の下方には散気管６が配置され、ろ過運転時には、ブロア７から供給されるエアが、気体供給管１０と分岐管９を介して散気管６に送給され、散気管の散気孔から処理槽（曝気槽）８内にエアが噴出される。噴出するエアによるエアリフト作用によって気液混合上昇流が生起し、この気液混合上昇流及び気泡がろ過膜の膜面に掃流として作用し膜面にケーキ層が付着、堆積することを抑制し、ろ過運転の安定化を図っている。
【０００９】
しかしながら、図１８に示すように、この散気装置を浸漬型膜分離装置の下方に配置した場合には、微細気泡が散気されない中央部分では十分なエアリフト作用が発生せず、膜面に対する掃流効果を得ることができない。この結果、浸漬型膜分離装置の中央部分においては膜面洗浄が不足し、分離膜のろ過機能が低下してしまうという問題が起こる。
【００１０】
そして、このような問題を解決する手段として、図１９や図２０に示す散気管の配置が考えられる。図１９は、散気管を直線上に並ぶように配列させ、対向する微細気泡散気管の先端同士を近接位置とし、散気管の先端位置が不揃いとなるように、長さの異なる微細気泡散気管を組み合わせて用いることにより、微細気泡が散気されないエリアを分散させるものである。また、図２０は、対向する微細気泡散気管の先端同士が重なるように配置することで、微細気泡が散気されないエリアをなくすものである。
【００１１】
これらの手段は、エリアによる散気量のバラツキを軽減するものであるが、散気管を略直線上に２本配置しているため、少なくとも、両端に２つの気体供給管１０が必要になるため、浸漬型膜分離装置のコストが高くなるばかりでなく、処理槽内に浸漬型膜分離装置を設置する際の、配管作業の手間も増える。
【００１２】
一方、図１に示す散気管（例えば、ＥＤＩ社のＦＬＥＸＡＩＲ Ｍａｇｎｕｍ Ｄｉｆｆｕｓｅｒ）は１０００ｍｍ以上の長さでも、その片側からのみ気体を供給すれば、略均一に散気することが可能である。すなわち、図１において気体供給部４から供給された空気は、抵抗が小さい支持管１の内部を通って、微細気泡散気管の長手方向における気体供給部４と反対側の端部まで容易に流れることができるため、微細気泡散気管の長さが１０００ｍｍ以上であって、その片端のみから空気を供給しても、供給された空気が、複数の貫通孔５から略均一に支持管１と弾性シート２の間隙に流れ込み、弾性シート２に設けられた微細スリットを通って、微細気泡散気管の長手方向において略均一量の微細気泡を水中に放出することができることが知られていた。
【特許文献１】特開２００７―１５２１７９号公報
【特許文献２】特開２００５―０８１２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、従来の技術の上述した問題点を解決し、微細気泡を発生させる散気管の長さを長くして気体供給管を１つにしても気泡量の偏りを抑制することができ、均一な気泡量で微細気泡を発生することができる微細気泡散気管を備えた浸漬型膜分離装置を提供すること、特に、大型の分離膜モジュールの鉛直下方から満遍なく均一に微細気泡が発生される浸漬型膜分離装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明者らは鋭意検討の結果、図１に示す形態の散気管を複数枚の膜エレメント配列された膜モジュールの下方に配置することで、気体の供給が該散気管の片側からのみで、かつ、その長さが１０００ｍｍ以上である浸漬型膜分離装置によって、均一な気泡量で微細気泡を発生することができる微細気泡散気管を備えた浸漬型膜分離装置の提供が可能であることを見出した。
【００１５】
すなわち、本発明は、次の事項を特徴とするものである。
（１）被処理液を貯留した処理槽内に浸漬設置される浸漬型膜分離装置において、平膜を分離膜として配設した分離膜エレメントの複数が膜面平行に並列で配置されてなる分離膜モジュールと、該分離膜モジュールの鉛直下方に設置され、１つの気体供給管に連接された複数の微細気泡散気管とを備え、該気体供給管に連接された複数の微細気泡散気管が、分離膜エレメントの膜面に交差する方向に延びている浸漬型膜分離装置であって、該微細気泡散気管は、少なくとも、筒状の支持管と、微細スリットが形成された弾性シートとを有し、該弾性シートが該支持管の外周を覆うように配置され、該支持管の内側に供給した気体が、該支持管の表面に設けられた複数の孔から該支持管と該弾性体の間隙に流入し、該弾性シートの微細スリットが開くことにより、微細気泡が散気管外に発生する機能を有する微細気泡散気管であって、該支持管の長手方向の長さが１０００ｍｍ以上であることを特徴とする浸漬型膜分離装置。
（２）前記支持管と前記弾性シートとの間隙が、長手方向に少なくとも２分割されていていることを特徴とする（１）に記載の浸漬型膜分離装置。
（３）分割された間隙部の長手方向の長さが１０００ｍｍ以下であることを特徴とする（２）に記載の浸漬型膜分離装置。
（４）前記分離膜エレメントの下端と前記微細気泡散気管との距離が、１５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の浸漬型膜分離装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の微細気泡散気管は、微細気泡を発生させる長尺の散気管であるにもかかわらず気泡量の偏りを抑制することができ、均一な気泡量で微細気泡を発生することができる。さらに、散気管の片端のみから気体を供給するため、浸漬型膜分離装置のコスト低減や、処理槽内への取り付けが容易になる。そして、この微細気泡散気管を浸漬型膜分離装置の鉛直下方に設置しているので、大型の浸漬型膜分離装置を備えた浸漬型膜分離装置であっても、いずれの分離膜の膜面各部に対しても微細気泡を作用させて均一に洗浄することができ、安定した膜ろ過運転が可能となり、浸漬型膜分離装置の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る微細気泡散気管を図１に示す一実施態様に基づいて説明する。
【００１８】
本発明の微細気泡散気管は図１に示すように、筒状の支持管１の片端部に、気体の流入口である気体供給部４が設けられ、他端は封止されている。支持管１は外周を覆うように、微細スリットが形成された弾性シート２が配置され、支持管１の両端部およびそれらの中間部には、支持管１と弾性シート２とをシールさせるための締め付け具３が設けられている。また、支持管には複数の貫通孔５が設けられている。
【００１９】
支持管１の形状としては、その長手方向軸αに直角な断面において、円であることが好ましいが、略多角形としても良い。気体供給部４は、素材としては金属や樹脂などが好適に使用でき、形状としては、中空のパイプ状であることが好ましいが、中空の略多角形状としてもよい。さらに貫通孔５の形状は円や楕円形または略円形や略楕円形であることが好ましいが、任意の曲線及び／又は直線で囲まれた形としても良い。ここで、貫通孔５の形状とは貫通孔５を投影面積が最大になるように投影したときの形状を示す。また、締め付け金具３は、リング状の締め付け可能な金具（ホースバンド等）であることが好ましい。
【００２０】
ここで、支持管１を構成する材質は、散気による振動などの負荷によって破損しない剛性を持つ材質であれば特に限定されるものではない。例えば、ステンレスなどの金属類、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム（ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニルなどの樹脂、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などの複合材料、その他の材質などを好ましく使用することができる。
【００２１】
また、弾性シート２の微細スリット（Ｓ）は、図３（ａ）に示すように、複数〜多数、形成されている。微細スリット（Ｓ）は、１〜５ｍｍの長さであることが好ましく、２〜４ｍｍの長さであることがさらに好ましい。微細スリット長さが長すぎると、気泡が大きすぎたり、微細スリットが閉じたときに水中の懸濁成分がスリット内に侵入したりして、目詰まりが進行しやすくなる。一方、短すぎると、気泡発生時の圧力損失が大きくなり、非効率的となる。微細スリット（Ｓ）の長さ方向は、特に限定されないが、支持管１の長手方向軸αに平行方向であることが、全体に均一に気泡が発生しやすくなる。また、微細スリット（Ｓ）の配列は、図３（ａ）のように、複数の略直線上に整列させてもよく、図３（ｂ）のように、略直線ごとにスリット位置を少しずらすようにしながら配列してもよい。また、微細スリット（Ｓ）間の間隔は、特に限定しないが、１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
さらに、弾性シート２を構成する材質は弾性があって実質的に非通気性であれば特に限定されず、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコンゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴムや、その他の弾性材質を適宜選択して使用することができる。なかでも、エチレンプロピレンゴムは耐薬品性に優れるので好ましい。
【００２３】
ここで、本発明の微細気泡散気管では、気体供給部４から供給された気体が、支持管１の内部を通って、複数の貫通孔５から支持管１と弾性シートの間隙に流れ込み、隣接する締め付け具３に挟まれた領域の弾性シート２が膨らんで弾性シート２に設けられた微細スリット（Ｓ）が開くことにより、気体が微細気泡となって水中に放出される。また、気体供給部４への気体供給が停止した際には、弾性シート２がしぼみ、微細スリット（Ｓ）が閉じるため、水中の懸濁物質が微細スリット（Ｓ）および支持管１と弾性シート２の間隙部に流入するのを抑制する。
【００２４】
ここで、図１６に示す従来の微細気泡散気管においては、気体供給部４から供給された空気は、貫通孔５を通った後、支持管１と弾性シート２との間隙に入り、締め付け具３に挟まれた領域の微細スリットを通って、微細気泡となって水中に放出される。しかしながら、支持管１と弾性シート２との間隙は狭く、空気が流れる抵抗が大きいために、微細気泡散気管の長さが約１０００ｍｍ以上になると、その長手方向における気体供給部４と反対側の端部まで流れる空気の量は減少する。その結果、微細気泡散気管の長手方向における散気量に大きな偏りが生じる。この場合、例えば、支持管の両端から空気を供給することで、長手方向おける散気量の偏りを軽減することができる。
【００２５】
一方、図１に示す本発明によれば、気体供給部４から供給された空気は、抵抗が小さい支持管１の内部を通って、微細気泡散気管の長手方向における気体供給部４と反対側の端部まで容易に流れることができるため、微細気泡散気管の長さが１０００ｍｍ以上であって、その片端のみから空気を供給しても、供給された空気が、複数の貫通孔５から略均一に支持管１と弾性シート２の間隙に流れ込み、弾性シート２に設けられた微細スリットを通って、微細気泡散気管の長手方向において略均一量の微細気泡を水中に放出することができる。
【００２６】
さらに、図１に示すように、支持管１の長手方向の長さＬを支持管１の両端に設けられた締め付け具３間の長さと定義すると、本発明における長手方向の長さＬは１０００ｍｍ以上であるが、長手方向の長さＬが非常に長く、上述した本発明の微細気泡散気管の構造でも締め付け具３近傍の散気量より、支持管１の長手方向中央部における散気量の方が十分多くなり、該長手方向における散気量の偏りが大きくなる場合が考えられる。この場合には、図２に示すように、支持管１の両端に設けられた締め付け具３の中間部にも１つ以上の締め付け具３を付加することで、弾性シート２の膨らみが抑制され、該長手方向における散気量の偏りを抑制することができるため、長手方向の長さＬが非常に長い場合でも好適に気体供給を満遍なく行うことができる。ここで、散気量の偏りを抑制するためには、隣接する締め付け具３どうしの距離（図２のＬ１およびＬ２）はそれぞれ１０００ｍｍ以下であることが好ましい。また、中間部の締め付け金具の近傍では、弾性シート２が膨らんでも、微細スリット（Ｓ）が十分に開かず、気泡が発生し難くなるので、中間部の締め付け金具は細幅であることが好ましい。
【００２７】
次に、上記した本発明に係る微細気泡散気管を複数本配置して構成した微細気泡散気装置を、図４に示す一実施態様に基づいて説明する。
【００２８】
本発明に係る微細気泡散気装置では、２本以上の本発明の微細気泡散気管６が、略平行に配置されている。前記微細気泡散気管６の気体供給部４と微細気泡散気管６の一端とが、一つの気体供給管１０に接続されている。即ち、一つの気体供給管１０から、２つ以上の微細気泡散気管６が、分岐管９を介して接続されている。分岐管９は、接続のために気体供給管１０から分岐されている管である。また、気体供給管１０には例えば中央部に気体供給口１１が設けられている。
【００２９】
ここで、気体供給管１０および分岐管９は、散気による振動などの負荷によって破損しない剛性を持つ材質で構成されればよい。例えば、ステンレスなどの金属類、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム（ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニルなどの樹脂、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などの複合材料、その他の材質などを好ましく使用することができる。分岐管９と気体供給管１０は中空状の配管であり、その内部が連通するように接続されている。
【００３０】
また、分岐管９と、微細気泡散気管６の気体供給部４との接続部Ｙは、次の三つの接続構造であることが例示される。
（ア）接続部分の部材を回転させることなく挿嵌させることにより脱着可能な接続構造であること。即ち、気体供給部４あるいは分岐管９を回転させることなく、支持管１長手方向αに、気体供給部４あるいは分岐管９を移動させることにより挿嵌させる脱着可能な接続構造であること。
（イ）接続部分の部材を回転させることなく接続端どうしを接合させ、脱着可能な接続具によって接続させる接続構造であること。即ち、支持管１長手方向αと平行方向に、気体供給部４あるいは分岐管９を回転も移動もさせることなく、接続端どうしを接合させ、脱着可能な接続具を用いて接続すること。
（ウ）接続部分がネジ口による接続であること。ネジ口による接続は、気体供給部４あるいは分岐管９を回転させ、かつ、支持管１長手方向αと平行方向に移動させることによる螺着接続である。
【００３１】
前記（ア）を満たす接続方法としては、接続端どうしを挿嵌させ、Ｏリング１２でシールする接続方法が好ましい。具体的な接続方法として、図５の（ａ）または（ｂ）に示すように、気体供給部４側の接続端部と分岐管９側の接続端部とが雌雄の関係にあり、いずれか一方にＯリング１２を設け、雌管に雄管を挿入した際に、Ｏリング１２とそれぞれの配管が密着し、ガスが配管から漏洩しない構造とする。Ｏリング１２の素材としては、弾性を有したゴムや樹脂であることが好ましく、シリコンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などに例示される。
【００３２】
また、前記（イ）を満たす接続方法の場合は、脱着可能な接続具として、フランジ、ユニオン、クランプのいずれかを用いることが好ましい。フランジによる接続は、図６（ａ）に示すようなものであり、フランジの符号１３で示す部分をボルトナットなどの力により接続する。フランジ間には、ゴムパッキンやＯリングなどを挟み込むことにより気密性を高めることが好ましい。ユニオンによる接続は、図６（ｂ）に示すようなものであり、まず、分岐管９の端部と気体供給部４の端部とを接触させ、その後、内側に雌ネジを設けたユニオン１４により締め付けることにより、分岐管９と気体供給部４との接続を強化する。分岐管９と気体供給部４とが接触する部分には、ゴムパッキンやＯリングなどを挟み込むことにより気密性を高めることが好ましい。
【００３３】
クランプによる接続は、図６（ｃ）に示すようなものであり、まず、分岐管９と気体供給部４の端部どうしを接触させ、その後、接続部分を覆うような形でクランプ１５を設置した後、ボルト部１６を締め付けることによって、分岐管９と気体供給部４との接続を強化する。分岐管９と気体供給部４とが接触する部分には、ゴムパッキンやＯリングなどを挟み込むことにより気密性を高めることが好ましい。
【００３４】
上記のような微細気泡散気装置を具備した本発明の浸漬型膜分離装置を、図７に示す一実施態様に基づいて説明する。
【００３５】
図７は、本発明に係る浸漬型膜分離装置の一実施態様を示す概略斜視図である。図７において、浸漬型膜分離装置は、処理槽８内の被膜ろ過液中に浸漬されている。この浸漬型膜分離装置には、複数枚の平板状ろ過膜２２を上下方向に膜面平行となるように並列で配置した浸漬型膜分離装置２３と、前記平板状ろ過膜２２の透過水出口２６に連通した処理水配管２４とが備えられている。処理槽８の上方には被処理液供給管２１が開口している。そして、ろ過の駆動力として吸引ポンプ２５を作動させて処理水配管２４内を減圧することにより、処理槽８内の被処理液を分離膜によってろ過する。ろ液は、透過水出口２６、処理水配管２４を介して系外に取り出される。
【００３６】
処理槽８の材質は、廃水や活性汚泥混合液などの被膜ろ過液を貯えることができれば特に限定されないが、コンクリート槽、繊維強化プラスチック槽などが好ましく用いられる。
【００３７】
処理水配管２４に設置される吸引ポンプ２５は、処理水配管２４内を減圧状態にすることができれば特に限定されるものではない。この吸引ポンプ２５の代わりに、サイホンによる水頭圧差を利用して、処理水配管２４内を減圧状態にしてもよい。
【００３８】
浸漬型膜分離装置の上部側には、複数の平板状ろ過膜２２が上下方向に膜面平行となるように並列で配列された膜モジュール２３が設けられている。この平板状ろ過膜２２は、平板状の分離膜を配設したエレメントであり、例えば、樹脂や金属等で形成されたフレームの表裏両面に、シート状の分離膜を配設し、分離膜とフレームで囲まれた内部空間に連通する処理水出口２８をフレーム上部に設けた構造の平板状ろ過膜２２が用いられる。この平板状ろ過膜２２の隣り合う２枚を図８（概略斜視図）に示す。隣り合う平板状ろ過膜２２の間には所定の間隔が空けられていて、この膜間空間Ｚ内を、被処理液の上昇流、特に気泡と被処理液との混合液の上昇流が流れる。
【００３９】
膜モジュール２３における設置面積当たりのろ過面積を増やすためには、平板状ろ過膜２２の間隔を狭くし、より多くの平板状ろ過膜２２を配置する方が望ましい。しかし、膜間隔が狭すぎると平板状ろ過膜２２の膜面に十分に微細気泡や気液混合流を作用させることができず、膜面洗浄が不十分となって逆にろ過性能を低下させてしまう。そこで、効率よくろ過を行うためには、膜間隔は１〜１５ｍｍであることが好ましく、さらには５〜１０ｍｍであることがより好ましい。
【００４０】
この平板状ろ過膜２２は、分離膜の取り扱い性や物理的耐久性を向上させるために、たとえば、フレームや平板の表裏両面に分離膜を配置し、分離膜の外周部を接着や溶着固定した平膜エレメント構造をしている。このエレメント構造は特に限定されるものではなく、平板とろ過膜の間にろ過水流路材を挟んだ物でもよい。平膜エレメント構造は、膜面に平行な流速を与えた場合の剪断力による汚れの除去効果が高いことから、本発明に好適に用いられる。
【００４１】
膜モジュール２３の鉛直下方には、複数の本発明の微細気泡散気管６が配置されている。この複数の微細気泡散気管６は、それぞれ気体供給管１０に分岐管９を介して連接されている。この気体供給管１０は、支持管長手方向αが膜面に垂直となるように、かつ、全ての平板状ろ過膜２２によって形成される膜間空間Ｚ（図８参照）の鉛直下方部に、微細気泡散気管６に形成される微細スリット（Ｓ）が存在するように、微細気泡散気管６を配設することが好ましい。このことにより、膜モジュール２３内の分離膜が効率よく洗浄される。
【００４２】
図７において膜ろ過運転を行う時には、開閉弁１７を開とすることによりブロア７から供給される空気が、気体供給幹管２７および気体供給口１１を介して気体供給管１０へと流入し、さらに、分岐管９を介して、微細気泡散気管６へと気体が供給される。微細気泡散気管６の表面の微細散気孔から空気が噴出し、処理槽（曝気槽）８内に微細気泡が発生する。噴出した微細気泡によるエアリフト作用によって生起する気液混合上昇流や微細気泡が、分離膜の膜面に掃流として作用するので、膜ろ過される時に膜面に付着し堆積し易いケーキ層を抑制することができる。
【００４３】
ブロア７は、気体供給管１０およびその下流側の微細気泡散気管６に気体を供給することができれば良く、コンプレッサー、ファン、ボンベなども用いることができる。また、開閉弁（バルブ）１７は、気体供給幹管２７の内部を流れる気体の流量を制御するための開閉ができれば、開閉弁でも切替弁でも特に問題はない。
【００４４】
微細気泡散気管６は、その長さが長くなるほど長手方向αに均一量で散気できなくなる傾向がある。従って、膜モジュール２３が多数の平板状ろ過膜２２を配置した大型の装置である場合、特に図７のαの方向の幅が例えば約１２００ｍｍ以上の場合には、長手方向に均一量で散気することが難しい。
【００４５】
しかしながら、本発明によると、図１に示す構造の微細気泡散気管６を用いることで、１つの気体供給管１０で複数の微細気泡散気管６に気体を供給し、かつ、すべての膜間空間Ｚ内を、微細気泡を含んだ気液混合流を上向きに流すことができ、膜面に対し均一に微細気泡を作用させることができる。
【００４６】
また、前記微細気泡散気管６として、図２のように、長手方向中央部に締め付け金具３を設置することによって、支持管１と弾性シート２の間隙の長手方向α長さを２分割した構造のものとしてもよい。そうすることで、弾性シート２の膨らみが抑制され、該長手方向における散気量の偏りを抑制することができる。
【００４７】
さらに、複数の微細気泡散気管６は、長手方向軸とは直角方向（Ｅ）（図１０（ｂ））に８０〜２００ｍｍの間隔をおいて、設置されていることが好ましい。この間隔よりも近接させて設置すると、微細散気管間に発生する水流が抑制され、微細気泡散気管の上部に汚泥が堆積しやすくなる。
【００４８】
また、微細気泡散気管から散気する風量は、前記膜モジュールの水平断面積あたりの曝気風量が、０．９ｍ３／ｍ２／分以上となるように調整することが好ましい。風量がこれよりも少なくなると、散気される風量に偏りが生じやすくなる。
【００４９】
また、本発明の浸漬型膜分離装置は、図９、１０に示すように、複数枚の膜エレメント１０２が水平方向に平行に配列されている膜モジュール２３と、この膜モジュール１０６の下方に配置された散気装置１０４と、該散気装置及びその周囲の空間を囲む枠体１０３とから基本的に構成される装置構造が例示される。また、微細気泡散気管６における気体供給管と接続されている端部と反対側の端部には支持体１１３が設けられ、微細気泡散気管６の両端が支持されることで、長期間にわたり、その位置がしっかりと維持されて好ましい。
【００５０】
ここで、配列された膜エレメント１０２は筐体１０６内に収納されているが、膜エレメントの左右端部を密接させることにより筐体を省略してもよい。この場合、枠体１０３によって囲まれた空間の側面の開口部面積のうち、膜エレメント１０２の配列方向と平行な側面で、散気装置１０４より上の開口部の面積Ｂと、配列された膜エレメント上部の開口部の面積Ａとの割合（Ｂ／Ａ）が０．８〜５．０でとなるように配置することが好ましい。
【００５１】
ここで、配列方向とは、複数の膜エレメント１０２が配列された並び方向で、図１０におけるＣ−Ｄ方向を指している。また、上記した散気装置１０４より上の開口部の面積Ｂとは、図１０（ａ）において符号１０７で示す部分の面積の和である。即ち、符号１０７で示した部分は、図１０（ａ）における正面側と裏面側とにあるので、符号１０７で示す部分の面積を２倍した面積が、開口部面積Ｂとなる。
【００５２】
また、膜エレメント上部の開口部の面積Ａとは、図９において膜エレメントの間の隙間１０５の面積（上面面積）を足しあわせた面積（面積和）である。
【００５３】
この場合には、枠体により囲まれて形成された空間内において散気装置よりも上の空間を、従来装置の場合よりも広くし、前記した面積割合（Ｂ／Ａ）が０．８〜５．０となるようにすることが重要である。なかでも、０．８〜３．０の範囲とすることが好ましい。このような位置に散気装置１０４を設置することにより、旋回流１０９の流れを効率よく形成し、旋回流１０９の流路を大きく確保することで、十分な速度を持つ気液混合流を各膜エレメント１０２の膜面に供給することができるようになる（図１０（ｂ））。
【００５４】
ここで、枠体１０３に囲まれる空間内に配置され固定されている散気装置１０４は、微細気泡散気管を備えた微細気泡散気装置であり、前述した本発明に係る微細気泡散気管や散気装置を用いる。散気装置１０４の圧力損失は、高すぎると消費電力が増し、省エネルギー性、経済性を損ねることにつながるため、圧力損失が低い方が好ましい。
【００５５】
また、散気管から発生した微細気泡が、筐体１０６内に十分に拡散するためには、膜エレメント１０２の下端と微細気泡散気管６との距離（Ｆ）は１５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下になることが好ましく、さらに好ましくは１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。この範囲より小さいと微細気泡が筐体１０６内に十分に拡散しにくく、逆にこの範囲より大きいと、微細気泡は筐体１０６内に十分に拡散するが、浸漬型膜分離装置の高さが高くなり、大型化するからである。
【００５６】
本発明において、浸漬型膜分離装置の膜エレメントに配設する分離膜は、平膜であって、被ろ過液側に圧力を加えて、もしくは透過側から吸引することによって被ろ過液中に含まれる一定粒子径以上の物質を捕捉する機能を有する分離膜であり、その捕捉粒子径の違いにより、ダイナミックろ過膜、精密ろ過膜、および限外ろ過膜と分類されるが、好ましくは、精密ろ過膜である。
【００５７】
この分離膜としては、高透水性や運転安定性の観点から、水透過性に優れた膜を使用することが好ましい。その透過性の指標としては、使用前の分離膜の純水透過係数を用いることができる。多孔性膜の純水透過係数は、逆浸透膜によって精製した２５℃の精製水を用い、ヘッド高さ１ｍで透水量を測定し算出した値であり、純水透過係数が２×１０−９ｍ３／ｍ２／ｓ／ｐａ以上であることが好ましく、より好ましくは４０×１０−９ｍ３／ｍ２／ｓ／ｐａ以上である。この範囲内であれば実用的に十分な透過水量が得られる。
【００５８】
分離膜として用いる平膜の膜表面部分を、図１３に模式的に示す。膜分離活性汚泥法において、活性汚泥は膜表層部２０１において固液分離され、分離された水がろ過水（処理水）として膜内へと透過する。本発明の装置では、分離膜として、膜表面における表面粗さが0.1μｍ以下、さらには０．００１〜０．０８μｍ、特に０．０１〜０．０７μｍと、膜表面粗さが小さい平滑表面の分離膜を用いることが好ましい。さらに、分離膜は、その膜表面における平均孔径が0.2μm以下、さらには、０．０１〜０．１５μm、特に０．０１〜０．１μmであることが好ましい。このような分離膜を用いることにより、洗浄効果が低いと考えられてきた微細気泡を用いても十分な膜面洗浄効果を得ることができ、膜分離活性汚泥法で求められる通常のフラックス条件下で安定運転することができる。
【００５９】
膜表面における表面粗さとは、分離膜が被処理水と接触する膜表面に対して垂直方向の高さの平均値と言うことができ、図１３の模式図において符号２０２で示す高さでもって表すことができる。そして、この膜表面における表面粗さは、例えば、原子間力顕微鏡装置（Digital Instruments社製Nanoscope（登録商標） IIIａ）を用い、各ポイントのＺ軸（膜表面に対して垂直方向）の高さ（Ｚｉとする）を測定し、下記の式１による計算を行って求められる二乗平均粗さＲＭＳ（μｍ）を膜表層部の表面粗さとすることによって求めることができる。
【００６０】
【数１】
【００６１】
膜表面における平均孔径とは、分離膜表面における細孔径の平均値であり、図１３の模式図では符号２０３で示す幅でもって表すことができる。そして、この膜表面の平均孔径を測定するためには、例えば、膜表面を走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０，０００倍で写真撮影し、１０個以上、好ましくは２０個以上の任意の細孔の直径を測定し、数平均して求める。細孔が円状でない場合、画像処理装置等によって、細孔が有する面積と等しい面積を有する円（等価円）を求め、等価円直径を細孔の直径とする方法により求められる。細孔径の標準偏差σが大きすぎると、ろ過孔径性能の劣る孔の割合が多くなるため、標準偏差σは０．１μｍ以下であることが好ましい。
【００６２】
このような表面性状を有する平膜状の分離膜を用いた膜分離装置の場合には、膜面に微細気泡を作用させることによって良好に膜面洗浄することができる理由は、次のように考えられる。
【００６３】
膜表面粗さが小さい分離膜ほど、膜表面における非膜透過物質剥離係数比率が大きくなる傾向がある（図１４参照）。膜表面における非膜透過物質剥離係数とは、分離膜表面に付着している被ろ過液の非膜透過物質が分離膜からの剥離し易さを表す剥離係数であり、この試料膜の剥離係数を、標準膜の剥離係数に対する比率でもって表した値が非膜透過物質剥離係数比率である。即ち、この剥離係数比率が高いほど、分離膜に付着している非膜透過物質が分離膜から剥離し易く、膜表面に非膜透過物質のケーク層が形成されにくいものであり、膜ろ過性能が高くなる。また、ここで、標準膜とは、ミリポア社製のデュラポア膜フィルターＶＶＬＰ０２５００（親水性ＰＶＤＦ製、、孔径０．１０μｍ）である。
【００６４】
また、平均孔径が小さい分離膜ほど、ろ過抵抗係数比率が小さい傾向がある（図１５参照）。ろ過抵抗係数比率は、膜表面に付着している非膜透過物質の単位物質量あたりの抵抗発生量を表すろ過抵抗係数を、標準膜のろ過抵抗係数に対する比率でもって表した値である。即ち、ろ過抵抗係数比率が小さいほど、分離膜表面に非膜透過物質が付着しても膜ろ過抵抗として表れにくいものであり、透水性が高くなる。
【００６５】
散気装置から発生されて膜表面に作用させる気泡として、粗大気泡ではなく微細気泡を用いると、気液混合上向流により励起される膜表面洗浄応力が小さくなる。しかし、膜表面粗さが０．１μｍ以下の分離膜では、非膜透過物質剥離係数比率が高いために、膜表面から分離膜に付着している非膜透過物質が分離膜表面から剥離し易く、膜表面に非膜透過物質のケーク層が形成されにくいのであり、この結果、微細気泡による膜面洗浄でも、十分な膜ろ過性能が得られるのである。
【００６６】
本発明で特定した平滑な表面性状を有する平膜状の分離膜は、以下に説明する製造方法によって製造することができる。
【００６７】
たとえば、不織布からなる基材の上に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び開孔剤などを含む製膜原液を塗布し、直ちに、非溶媒を含む凝固液中で凝固させることにより多孔質分離機能層を形成することにより、本発明で用いる分離膜を製造することができる。
【００６８】
このとき、基材の表面上に製膜原液を塗布する代わりに、基材を製膜原液に浸漬して多孔質分離機能層を形成してもよい。基材に製膜原液を塗布する場合には、基材の片面に塗布しても構わないし、両面に塗布してもよい。基材とは別に多孔質分離機能層のみを形成した後に基材と積層させてもよい。
【００６９】
そして、製膜原液には、前記したポリフッ化ビニリデン系樹脂の他に、必要に応じて開孔剤やそれらを溶解する溶媒等を添加してもよい。
【００７０】
製膜原液に、多孔質形成を促進する作用を持つ開孔剤を加える場合、その開孔剤は、凝固液によって抽出可能なものであればよく、凝固液への溶解性の高いものが好ましい。たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレン類や、ポリビニールアルコール、ポリビニールブチラール、ポルアクリル酸などの水溶液高分子やグリセリンを用いることができる。
【００７１】
また、その開孔剤として、ポリオキシアルキレン構造、脂肪酸エステル構造、又は水酸基を含有する界面活性剤を用いることもできる。このような界面活性剤の使用により、目的とする細孔構造を得ることがより容易になる。
【００７２】
この分離膜製造時において開孔剤として用いる界面活性剤は、ポリオキシアルキレン構造、脂肪酸エステル構造、水酸基のうち２つ以上を含むものが好ましい。
【００７３】
また、製膜原液中に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、他の有機樹脂及び開孔剤などを溶解させるための溶媒を用いる場合、その溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトン、メチルエチルケトンなどを用いる事ができる。中でもポリフッ化ビニリデン系樹脂に対する溶解性の高いＮＭＰ、ＤＭＡｃ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯを好ましく用いることができる。
【００７４】
製膜原液には、その他、非溶媒を添加することもできる。非溶媒は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂や他の有機樹脂を溶解しないものであり、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び他の有機樹脂の凝固の速度を制御して細孔の大きさを制御するように作用する。非溶媒としては、水や、メタノール、エタノールなどのアルコール類を用いることができる。なかでも廃水処理の容易さや価格の点から水、メタノールが好ましい。これらの混合であってもよい。
【００７５】
製膜原液の組成において、ポリフッ化ビニリデン系樹脂は５重量％〜３０重量％、開孔剤は０．１重量％〜１５重量％、溶媒は４５重量％〜９４．８重量％、非溶媒は０．１重量％〜１０重量％の範囲内であることが好ましい。
【００７６】
非溶媒を含む凝固浴としては、非溶媒からなる液、または非溶媒と溶媒とを含む混合溶液を用いればよい。
【００７７】
一方、製膜原液中に非溶媒を含有しない場合には、製膜原液中に非溶媒を含有させる場合よりも、凝固浴における非溶媒の含有量を、上記場合よりも少なくすることが好ましく、例えば、６０重量％〜９９重量％とするのが好ましい。
【００７８】
このように凝固浴中の非溶媒の含有量を調整することにより、多孔質層表面の表面粗さや細孔径やマクロボイドの大きさを制御することができる。なお、凝固浴の温度は、あまり高いと凝固速度が速すぎるようになり、逆に、あまり低いと凝固速度が遅すぎるようになるので、通常、１５℃〜８０℃の範囲で選定するのが好ましい。より好ましくは２０℃〜６０℃の範囲である。
【００７９】
このような分離膜の製造方法によると、多孔質基材の表面に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質樹脂層が形成されてなる分離膜であって、多孔質樹脂層の外表面側に、膜ろ過に必要な所望の平均孔径（０．０１〜０．２μｍ）をもつとともに平滑表面（表面粗さが０．１μｍ以下）をもつ分離機能層が形成され、それより内側にはマクロボイドが存在する層が形成されてなる分離膜が製造される。即ち、多孔質樹脂層内には、多孔質基材に近い内側にマクロボイドのある層が存在し、外表面に、所定孔径をもつ平滑表面の分離機能層が存在する。
【実施例】
【００８０】
（実施例１）
図１に示すような構造の微細気泡散気管を製作した。
【００８１】
その支持管１には、炭素繊維強化樹脂製の円柱状の支持管（長さ１６００ｍｍ、φ６２ｍｍ）を用い、支持管１の片端には、気体供給部４として、ステンレス製のパイプを設置し、支持管１の表面に上面と下面とに等間隔で１２個ずつ長さ約４０ｍｍ、最大幅約１０ｍｍの略楕円形の貫通孔５を設けた。また、気体供給部４については、先端部を雄型ネジ口とした。支持管１の外周を覆うように、ＥＰＤＭゴム製の弾性シート２が設置され、締め付け金具３で両端部を支持管１に締め付けた。両方の端部に取り付けた締め付け金具３の間の距離を１４００ｍｍとした。弾性シート２には、幅２ｍｍの微細スリット（Ｓ）が２ｍｍ間隔で図３（ａ）のように設けられていた。このような散気管を３本製作した。
【００８２】
次に、微細気泡散気管の気体供給部を接続するための気体供給管として、図１１のようなステンレス製のパイプ状の気体供給管１０を製作した。気体供給管の管先の両端は閉じられており、上部に気体供給口１１を分岐させ、３本の分岐管９を設けた。ここで、分岐管９の先端部は、雌型ネジ口とした。
【００８３】
一方、流路材の代わりとなる凹凸を両面に形成した、高さ１０００ｍｍ×幅５００ｍｍ×厚み６ｍｍのＡＢＳ製の表裏両面に、それぞれ分離膜（平膜）を設置して、膜エレメント（分離膜面積：0.9m２）を作製した。ここで、分離膜としては、ポリフッ化ビニリデン製の表面平均孔径0.08μm、表面粗さ（ＲＭＳ）0.062μｍの平膜を用いた。
【００８４】
なお、当該平膜は、次のような手法により製作した。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂と、開孔剤として分子量が約２０，０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）と、溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）と、非溶媒として純水をそれぞれ用い、これらを９０℃の温度下で十分に攪拌し、次の組成を有する製膜原液を調製した。
【００８５】
ＰＶＤＦ：１３．０重量％
ＰＥＧ ： ５．５重量％
ＤＭＡｃ：７８．０重量％
純水 ： ３．５重量％
次に、上記製膜原液を２５℃に冷却した後、密度が０．４８ｇ／ｃｍ３、厚みが２２０μｍのポリエステル繊維製不織布（基材）上に塗布し、塗布後、直ちに２５℃の純水中に５分間浸漬し、さらに８０℃の熱水に３回浸漬してＤＭＡｃおよびＰＥＧを洗い出し、分離膜を製造した。
【００８６】
次に、内寸（略寸）が高さ１０００ｍｍ×幅５１５ｍｍ×奥行１４００ｍｍで上下が開放した筐体を製作した。筐体の下には枠体が連接されていて、枠体内の空間の所定位置に、上述の微細気泡散気装置が固定されていて、エレメント下端から微細気泡散気装置までの距離（Ｆ）が２２０ｍｍであった。この時、膜エレメントの配列方向と平行な側面で、散気装置より上部の開口部の面積は、片面側２５２０ｃｍ２であった。筐体内に１００枚の膜エレメントを装填したときの、筐体上部の膜エレメント上面の開口部の面積は４０００ｃｍ２であった。従って、Ｂ／Ａの値は、２５２０×２／４０００＝１．２６であった。なお、散気管同士の水平間隔は１２５ｍｍとした。
【００８７】
以上のようにして、１００枚の膜エレメント１０２が筐体１０６内に装填され、枠体１０３と散気管１０４とが設置された、図９、１０に示す構造の浸漬型膜分離装置を製作した。
【００８８】
また、表１にまとめて示す条件にて、図１２に示す処理装置の水浄化処理プロセスによって、生活廃水の処理を行った。図１２では、浸漬型膜分離装置を、膜エレメントが装填された膜モジュール２３と散気装置１０４とに簡略化して示している。ここで、比較的大型の浸漬型膜分離装置にもかかわらず処理槽８内に設置した浸漬型膜分離装置への気体供給幹管の配管は、１本であるため位置あわせなどが容易であり、配管工事の手間が大幅に軽減された。次に、図１２に示すように、原水（生活廃水）４４は、原水供給ポンプ４５を介して、まず脱窒槽４６に導入され活性汚泥と混合される。その後、この活性汚泥混合液は処理槽８に導入される。生物処理工程は、窒素除去のため、硝化工程（好気）と脱窒工程（無酸素）により処理が進められる。後段の処理槽８（好気槽）でアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）の硝化を進め、膜分離活性汚泥槽から前段の脱窒槽４６へ硝化液を汚泥循環ポンプ４７により循環され、脱窒槽４６にて窒素を除去する。
【００８９】
ここで、処理槽８内では、ブロア７により送風された空気が散気装置４を介して曝気される。この曝気により、活性汚泥が好気状態に維持され、硝化反応やＢＯＤ酸化が行われる。さらに、この空気曝気により、膜モジュール２３の膜面上へ付着する汚泥の付着・堆積が洗浄される。また、処理槽８と脱窒槽４６内のMLSS濃度維持のため、定期的に汚泥を、汚泥引き抜きポンプ４８により引き抜いた。
【００９０】
膜モジュール２３による膜ろ過は吸引ポンプ２５で透過水側を吸引することにより行った。また、分離膜の膜表面への汚泥付着防止のため、タイマーを内蔵し、予め記録されたプログラムに従い、定期的に吸引ポンプの運転／停止を切り替えるリレースイッチを用いることにより、膜ろ過は8分運転と2分休止とを繰り返す間欠運転で行い、膜ろ過流束は1.0m/day（平均フラックス）と固定し運転を行った。
【００９１】
【表１】
【００９２】
ここで、運転性能を表す指標として膜差圧を経時的に測定し、その経時的変化を用いた。運転中に生じる旋回流が不均一であれば膜面洗浄が不十分となり、膜差圧が上昇し、安定運転が困難になるので、膜差圧の変化でもって運転性能を評価できる。
【００９３】
９０日間の運転を続けたちころ。９０日間における差圧上昇はほとんど見られず、安定した運転を継続することができた。
（実施例２）
実施例１と同様の浸漬型膜分離装置において、枠体に固定された散気装置の位置を変更し、エレメント下端から微細気泡散気管まで距離Ｆが、それぞれ、１５５ｍｍ、４６０ｍｍとなる位置に微細気泡散気管を設置した。この時、Ｂ／Ａの値は、それぞれ、０．８０５、２．９４であった。それぞれを、２（ａ）、２（ｂ）とする。
【００９４】
これらの膜分離装置を用いて実施例１と同様の運転条件で運転したところ、エレメント下端から散気装置までの上下方向の距離が１５５ｍｍのとき（２（ａ）の場合）、および４６０ｍｍのとき（２（ｂ）の場合）のいずれの場合でも、安定した運転を継続することができた。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の浸漬型膜分離装置は、下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を処理する際に、活性汚泥処理槽内に設置して使用する浸漬型膜分離装置として使用される。また、汚水以外の種々の水（例えば上水）を膜分離処理する際の浸漬型膜分離装置として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る微細気泡散気管の一実施態様を示す、長手方向中心軸での縦断面図である。
【図２】本発明に係る微細気泡散気管の一実施態様を示す、長手方向中心軸での縦断面図である。
【図３】本発明に係る微細気泡散気管の一実施態様の外観を模式的に示す図である。
【図４】本発明の微細気泡散気装置の一実施態様の外観を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る微細気泡散気管の気体供給部４と気体供給管の分岐管９との接続方法を例示する断面図である。
【図６】本発明に係る微細気泡散気管の気体供給部４と気体供給管の分岐管９との接続方法を例示する部分断面図であり、（ａ）はフランジを用いる方法、（ｂ）はユニオンを用いる方法、（ｃ）はクランプを用いる方法を示す。
【図７】本発明の浸漬型膜分離装置の一例を示す概略斜視図である。
【図８】本発明における浸漬型膜分離装置膜モジュール内で２枚の隣接する膜エレメントを示す概略斜視図である。
【図９】実施例における浸漬型膜分離装置を示す概略斜視図である。
【図１０】（ａ）は図９の膜分離装置を膜エレメント２の配列方向と平行な側面から見た模式図（一部破断断面図）であり、（ｂ）は図９の膜分離装置を膜エレメント２の配列方向と垂直な面から見た断面模式図である。
【図１１】実施例における気体供給管の外観概略図である。
【図１２】実施例において採用した膜分離活性汚泥法による廃水処理装置を示す装置概略図である。
【図１３】分離膜の膜表面部分を模式的に示す膜断面概略図である。
【図１４】分離膜の膜表面粗さ（ＲＭＳ）と非膜透過性物質剥離係数比率との関係を表すグラフである。
【図１５】分離膜の平均孔径とろ過抵抗係数比率との関係を表すグラフである。
【図１６】従来の微細気泡散気管の一実施形態を示す長手方向中心軸での縦断面図である。
【図１７】従来の微細気泡散気装置の設置状態を示す概略斜視図である。
【図１８】従来の微細気泡散気装置を設置した浸漬型膜分離装置を示す概略図である。
【図１９】従来の散気管の配置を示す概略図である。
【図２０】従来の散気管の配置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００９７】
１：支持管
２：弾性シート
３：締め付け金具
４：気体供給部
５：貫通孔
６：微細気泡散気管
７：ブロア
８：処理槽
９：分岐管
１０：気体供給管
１１：気体供給口
１２：Ｏリング
１３：ボルトナットの通し口
１４：ユニオン
１５：クランプ
１６：ボルト
１７：開閉弁
２１：被処理液供給管
２２：平板状ろ過膜
２３：膜モジュール
２４：処理水配管
２５：吸引ポンプ
２６：透過水出口
２７：気体供給幹管
２８：処理水出口
４４：被処理水
４５：原水供給ポンプ
４６：脱窒槽
４７：汚泥循環ポンプ
４８：汚泥引き抜きポンプ
１０２：膜エレメント
１０３：枠体
１０４：散気装置
１０５：エレメント間のすきま
１０６：筐体
１０７：膜エレメント２の配列方向と平行な側面で、散気装置４より上の開口部の面積
１０８：エア
１０９：旋回流
１１３：支持体
２０１：膜表層部（膜表面）
２０２：表面粗さに相当する高さ
２０３：平均孔径に相当する幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥や微生物培養液への酸素供給に好適に使用することが出来る微細気泡散気管を備え、下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を膜によりろ過処理する浸漬型膜分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を生物学的に処理する活性汚泥法や、微生物を利用した好気的な有価物生産プロセスでは、活性汚泥や微生物培養液に、効率よく酸素を供給することが、プロセス全体の効率化、低コスト化、省エネ化のために重要である。このような酸素供給手段として、例えば、図１６に示す微細気泡散気管が知られている。
【０００３】
この微細気泡散気管は、筒状の支持管１の外周を覆うように微細スリットを有した弾性シート２が設置され、その端部が締め付け金具３で封止されている。ここで、支持管１の片端の前記支持管１と弾性シート２との間隙は、気体供給部４と、貫通孔５を介して連通している。つまり、気体供給部４から供給された空気は貫通孔５を通った後、支持管１と弾性シート２との間隙に入り、弾性シート２を膨張させる。弾性シート２が膨張したことによって微細スリットが開き、供給された気体が微細気泡となって、活性汚泥や微生物培養液中に放出させる。空気供給が停止した時には弾性シート２が収縮して微細スリットが閉じるので、微細気泡が放出されない時に微細スリットから活性汚泥や微生物培養液が散気管内に流入することがなく、微細スリットの閉塞や散気管内の汚れを防ぐことができる。
【０００４】
そして、下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を膜によりろ過処理する浸漬型膜分離装置に微細気泡散気管を用いた例として、特許文献１が挙げられる。本例は中空糸膜を用いた浸漬型膜分離装置であるが、装置のサイズが大きく、散気管の長手方向（筒状支持管の中心軸の方向）の長さが、一定長（約１０００ｍｍ）を越えると、気体供給部に近い位置（根元側）にある微細スリットからは十分な気泡が発生するが、気体供給部から遠い位置（先端側）にある微細スリットから発生する気泡量が少なくなり、発生する気泡量に大きな偏りが発生する、という問題が起こる可能性がある。
【０００５】
このような問題を解決するための手段として、図１７に示したように、１本の気体供給管１０から供給された空気を、その両側に設けた複数の分岐管９に誘導し、分岐管９に連通して設けられた微細気泡散気管６の微細スリットから散気する構造が知られている（特許文献２）。
【０００６】
そして、これを下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を膜によりろ過処理する浸漬型膜分離装置２３として用いたものを図１８に示す。図１８において、浸漬型膜分離装置２３は、処理槽８の中に貯留された被処理液中に浸漬されている。複数枚の平板状ろ過膜２２を膜面平行となるように並列で配置した浸漬型膜分離装置２３には、透過水出口２５が設置されていて、この透過水出口２６には、処理水配管２４と吸引ポンプ２５とが連通している。
【０００７】
処理槽８の上方には被処理液供給管２１が開口している。そして、ろ過の駆動力として吸引ポンプ２５を作動させると、処理槽内の被処理液は浸漬型膜分離装置２３内に配置された平板状ろ過膜２２によってろ過され、ろ過水は、透過水出口２６、処理水配管２４を介して系外に取り出される。
【０００８】
浸漬型膜分離装置２３の下方には散気管６が配置され、ろ過運転時には、ブロア７から供給されるエアが、気体供給管１０と分岐管９を介して散気管６に送給され、散気管の散気孔から処理槽（曝気槽）８内にエアが噴出される。噴出するエアによるエアリフト作用によって気液混合上昇流が生起し、この気液混合上昇流及び気泡がろ過膜の膜面に掃流として作用し膜面にケーキ層が付着、堆積することを抑制し、ろ過運転の安定化を図っている。
【０００９】
しかしながら、図１８に示すように、この散気装置を浸漬型膜分離装置の下方に配置した場合には、微細気泡が散気されない中央部分では十分なエアリフト作用が発生せず、膜面に対する掃流効果を得ることができない。この結果、浸漬型膜分離装置の中央部分においては膜面洗浄が不足し、分離膜のろ過機能が低下してしまうという問題が起こる。
【００１０】
そして、このような問題を解決する手段として、図１９や図２０に示す散気管の配置が考えられる。図１９は、散気管を直線上に並ぶように配列させ、対向する微細気泡散気管の先端同士を近接位置とし、散気管の先端位置が不揃いとなるように、長さの異なる微細気泡散気管を組み合わせて用いることにより、微細気泡が散気されないエリアを分散させるものである。また、図２０は、対向する微細気泡散気管の先端同士が重なるように配置することで、微細気泡が散気されないエリアをなくすものである。
【００１１】
これらの手段は、エリアによる散気量のバラツキを軽減するものであるが、散気管を略直線上に２本配置しているため、少なくとも、両端に２つの気体供給管１０が必要になるため、浸漬型膜分離装置のコストが高くなるばかりでなく、処理槽内に浸漬型膜分離装置を設置する際の、配管作業の手間も増える。
【００１２】
一方、図１に示す散気管（例えば、ＥＤＩ社のＦＬＥＸＡＩＲ Ｍａｇｎｕｍ Ｄｉｆｆｕｓｅｒ）は１０００ｍｍ以上の長さでも、その片側からのみ気体を供給すれば、略均一に散気することが可能である。すなわち、図１において気体供給部４から供給された空気は、抵抗が小さい支持管１の内部を通って、微細気泡散気管の長手方向における気体供給部４と反対側の端部まで容易に流れることができるため、微細気泡散気管の長さが１０００ｍｍ以上であって、その片端のみから空気を供給しても、供給された空気が、複数の貫通孔５から略均一に支持管１と弾性シート２の間隙に流れ込み、弾性シート２に設けられた微細スリットを通って、微細気泡散気管の長手方向において略均一量の微細気泡を水中に放出することができることが知られていた。
【特許文献１】特開２００７―１５２１７９号公報
【特許文献２】特開２００５―０８１２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、従来の技術の上述した問題点を解決し、微細気泡を発生させる散気管の長さを長くして気体供給管を１つにしても気泡量の偏りを抑制することができ、均一な気泡量で微細気泡を発生することができる微細気泡散気管を備えた浸漬型膜分離装置を提供すること、特に、大型の分離膜モジュールの鉛直下方から満遍なく均一に微細気泡が発生される浸漬型膜分離装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明者らは鋭意検討の結果、図１に示す形態の散気管を複数枚の膜エレメント配列された膜モジュールの下方に配置することで、気体の供給が該散気管の片側からのみで、かつ、その長さが１０００ｍｍ以上である浸漬型膜分離装置によって、均一な気泡量で微細気泡を発生することができる微細気泡散気管を備えた浸漬型膜分離装置の提供が可能であることを見出した。
【００１５】
すなわち、本発明は、次の事項を特徴とするものである。
（１）被処理液を貯留した処理槽内に浸漬設置される浸漬型膜分離装置において、平膜を分離膜として配設した分離膜エレメントの複数が膜面平行に並列で配置されてなる分離膜モジュールと、該分離膜モジュールの鉛直下方に設置され、１つの気体供給管に連接された複数の微細気泡散気管とを備え、該気体供給管に連接された複数の微細気泡散気管が、分離膜エレメントの膜面に交差する方向に延びている浸漬型膜分離装置であって、該微細気泡散気管は、少なくとも、筒状の支持管と、微細スリットが形成された弾性シートとを有し、該弾性シートが該支持管の外周を覆うように配置され、該支持管の内側に供給した気体が、該支持管の表面に設けられた複数の孔から該支持管と該弾性体の間隙に流入し、該弾性シートの微細スリットが開くことにより、微細気泡が散気管外に発生する機能を有する微細気泡散気管であって、該支持管の長手方向の長さが１０００ｍｍ以上であることを特徴とする浸漬型膜分離装置。
（２）前記支持管と前記弾性シートとの間隙が、長手方向に少なくとも２分割されていていることを特徴とする（１）に記載の浸漬型膜分離装置。
（３）分割された間隙部の長手方向の長さが１０００ｍｍ以下であることを特徴とする（２）に記載の浸漬型膜分離装置。
（４）前記分離膜エレメントの下端と前記微細気泡散気管との距離が、１５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の浸漬型膜分離装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の微細気泡散気管は、微細気泡を発生させる長尺の散気管であるにもかかわらず気泡量の偏りを抑制することができ、均一な気泡量で微細気泡を発生することができる。さらに、散気管の片端のみから気体を供給するため、浸漬型膜分離装置のコスト低減や、処理槽内への取り付けが容易になる。そして、この微細気泡散気管を浸漬型膜分離装置の鉛直下方に設置しているので、大型の浸漬型膜分離装置を備えた浸漬型膜分離装置であっても、いずれの分離膜の膜面各部に対しても微細気泡を作用させて均一に洗浄することができ、安定した膜ろ過運転が可能となり、浸漬型膜分離装置の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る微細気泡散気管を図１に示す一実施態様に基づいて説明する。
【００１８】
本発明の微細気泡散気管は図１に示すように、筒状の支持管１の片端部に、気体の流入口である気体供給部４が設けられ、他端は封止されている。支持管１は外周を覆うように、微細スリットが形成された弾性シート２が配置され、支持管１の両端部およびそれらの中間部には、支持管１と弾性シート２とをシールさせるための締め付け具３が設けられている。また、支持管には複数の貫通孔５が設けられている。
【００１９】
支持管１の形状としては、その長手方向軸αに直角な断面において、円であることが好ましいが、略多角形としても良い。気体供給部４は、素材としては金属や樹脂などが好適に使用でき、形状としては、中空のパイプ状であることが好ましいが、中空の略多角形状としてもよい。さらに貫通孔５の形状は円や楕円形または略円形や略楕円形であることが好ましいが、任意の曲線及び／又は直線で囲まれた形としても良い。ここで、貫通孔５の形状とは貫通孔５を投影面積が最大になるように投影したときの形状を示す。また、締め付け金具３は、リング状の締め付け可能な金具（ホースバンド等）であることが好ましい。
【００２０】
ここで、支持管１を構成する材質は、散気による振動などの負荷によって破損しない剛性を持つ材質であれば特に限定されるものではない。例えば、ステンレスなどの金属類、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム（ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニルなどの樹脂、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などの複合材料、その他の材質などを好ましく使用することができる。
【００２１】
また、弾性シート２の微細スリット（Ｓ）は、図３（ａ）に示すように、複数〜多数、形成されている。微細スリット（Ｓ）は、１〜５ｍｍの長さであることが好ましく、２〜４ｍｍの長さであることがさらに好ましい。微細スリット長さが長すぎると、気泡が大きすぎたり、微細スリットが閉じたときに水中の懸濁成分がスリット内に侵入したりして、目詰まりが進行しやすくなる。一方、短すぎると、気泡発生時の圧力損失が大きくなり、非効率的となる。微細スリット（Ｓ）の長さ方向は、特に限定されないが、支持管１の長手方向軸αに平行方向であることが、全体に均一に気泡が発生しやすくなる。また、微細スリット（Ｓ）の配列は、図３（ａ）のように、複数の略直線上に整列させてもよく、図３（ｂ）のように、略直線ごとにスリット位置を少しずらすようにしながら配列してもよい。また、微細スリット（Ｓ）間の間隔は、特に限定しないが、１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
さらに、弾性シート２を構成する材質は弾性があって実質的に非通気性であれば特に限定されず、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコンゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴムや、その他の弾性材質を適宜選択して使用することができる。なかでも、エチレンプロピレンゴムは耐薬品性に優れるので好ましい。
【００２３】
ここで、本発明の微細気泡散気管では、気体供給部４から供給された気体が、支持管１の内部を通って、複数の貫通孔５から支持管１と弾性シートの間隙に流れ込み、隣接する締め付け具３に挟まれた領域の弾性シート２が膨らんで弾性シート２に設けられた微細スリット（Ｓ）が開くことにより、気体が微細気泡となって水中に放出される。また、気体供給部４への気体供給が停止した際には、弾性シート２がしぼみ、微細スリット（Ｓ）が閉じるため、水中の懸濁物質が微細スリット（Ｓ）および支持管１と弾性シート２の間隙部に流入するのを抑制する。
【００２４】
ここで、図１６に示す従来の微細気泡散気管においては、気体供給部４から供給された空気は、貫通孔５を通った後、支持管１と弾性シート２との間隙に入り、締め付け具３に挟まれた領域の微細スリットを通って、微細気泡となって水中に放出される。しかしながら、支持管１と弾性シート２との間隙は狭く、空気が流れる抵抗が大きいために、微細気泡散気管の長さが約１０００ｍｍ以上になると、その長手方向における気体供給部４と反対側の端部まで流れる空気の量は減少する。その結果、微細気泡散気管の長手方向における散気量に大きな偏りが生じる。この場合、例えば、支持管の両端から空気を供給することで、長手方向おける散気量の偏りを軽減することができる。
【００２５】
一方、図１に示す本発明によれば、気体供給部４から供給された空気は、抵抗が小さい支持管１の内部を通って、微細気泡散気管の長手方向における気体供給部４と反対側の端部まで容易に流れることができるため、微細気泡散気管の長さが１０００ｍｍ以上であって、その片端のみから空気を供給しても、供給された空気が、複数の貫通孔５から略均一に支持管１と弾性シート２の間隙に流れ込み、弾性シート２に設けられた微細スリットを通って、微細気泡散気管の長手方向において略均一量の微細気泡を水中に放出することができる。
【００２６】
さらに、図１に示すように、支持管１の長手方向の長さＬを支持管１の両端に設けられた締め付け具３間の長さと定義すると、本発明における長手方向の長さＬは１０００ｍｍ以上であるが、長手方向の長さＬが非常に長く、上述した本発明の微細気泡散気管の構造でも締め付け具３近傍の散気量より、支持管１の長手方向中央部における散気量の方が十分多くなり、該長手方向における散気量の偏りが大きくなる場合が考えられる。この場合には、図２に示すように、支持管１の両端に設けられた締め付け具３の中間部にも１つ以上の締め付け具３を付加することで、弾性シート２の膨らみが抑制され、該長手方向における散気量の偏りを抑制することができるため、長手方向の長さＬが非常に長い場合でも好適に気体供給を満遍なく行うことができる。ここで、散気量の偏りを抑制するためには、隣接する締め付け具３どうしの距離（図２のＬ１およびＬ２）はそれぞれ１０００ｍｍ以下であることが好ましい。また、中間部の締め付け金具の近傍では、弾性シート２が膨らんでも、微細スリット（Ｓ）が十分に開かず、気泡が発生し難くなるので、中間部の締め付け金具は細幅であることが好ましい。
【００２７】
次に、上記した本発明に係る微細気泡散気管を複数本配置して構成した微細気泡散気装置を、図４に示す一実施態様に基づいて説明する。
【００２８】
本発明に係る微細気泡散気装置では、２本以上の本発明の微細気泡散気管６が、略平行に配置されている。前記微細気泡散気管６の気体供給部４と微細気泡散気管６の一端とが、一つの気体供給管１０に接続されている。即ち、一つの気体供給管１０から、２つ以上の微細気泡散気管６が、分岐管９を介して接続されている。分岐管９は、接続のために気体供給管１０から分岐されている管である。また、気体供給管１０には例えば中央部に気体供給口１１が設けられている。
【００２９】
ここで、気体供給管１０および分岐管９は、散気による振動などの負荷によって破損しない剛性を持つ材質で構成されればよい。例えば、ステンレスなどの金属類、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム（ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニルなどの樹脂、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などの複合材料、その他の材質などを好ましく使用することができる。分岐管９と気体供給管１０は中空状の配管であり、その内部が連通するように接続されている。
【００３０】
また、分岐管９と、微細気泡散気管６の気体供給部４との接続部Ｙは、次の三つの接続構造であることが例示される。
（ア）接続部分の部材を回転させることなく挿嵌させることにより脱着可能な接続構造であること。即ち、気体供給部４あるいは分岐管９を回転させることなく、支持管１長手方向αに、気体供給部４あるいは分岐管９を移動させることにより挿嵌させる脱着可能な接続構造であること。
（イ）接続部分の部材を回転させることなく接続端どうしを接合させ、脱着可能な接続具によって接続させる接続構造であること。即ち、支持管１長手方向αと平行方向に、気体供給部４あるいは分岐管９を回転も移動もさせることなく、接続端どうしを接合させ、脱着可能な接続具を用いて接続すること。
（ウ）接続部分がネジ口による接続であること。ネジ口による接続は、気体供給部４あるいは分岐管９を回転させ、かつ、支持管１長手方向αと平行方向に移動させることによる螺着接続である。
【００３１】
前記（ア）を満たす接続方法としては、接続端どうしを挿嵌させ、Ｏリング１２でシールする接続方法が好ましい。具体的な接続方法として、図５の（ａ）または（ｂ）に示すように、気体供給部４側の接続端部と分岐管９側の接続端部とが雌雄の関係にあり、いずれか一方にＯリング１２を設け、雌管に雄管を挿入した際に、Ｏリング１２とそれぞれの配管が密着し、ガスが配管から漏洩しない構造とする。Ｏリング１２の素材としては、弾性を有したゴムや樹脂であることが好ましく、シリコンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などに例示される。
【００３２】
また、前記（イ）を満たす接続方法の場合は、脱着可能な接続具として、フランジ、ユニオン、クランプのいずれかを用いることが好ましい。フランジによる接続は、図６（ａ）に示すようなものであり、フランジの符号１３で示す部分をボルトナットなどの力により接続する。フランジ間には、ゴムパッキンやＯリングなどを挟み込むことにより気密性を高めることが好ましい。ユニオンによる接続は、図６（ｂ）に示すようなものであり、まず、分岐管９の端部と気体供給部４の端部とを接触させ、その後、内側に雌ネジを設けたユニオン１４により締め付けることにより、分岐管９と気体供給部４との接続を強化する。分岐管９と気体供給部４とが接触する部分には、ゴムパッキンやＯリングなどを挟み込むことにより気密性を高めることが好ましい。
【００３３】
クランプによる接続は、図６（ｃ）に示すようなものであり、まず、分岐管９と気体供給部４の端部どうしを接触させ、その後、接続部分を覆うような形でクランプ１５を設置した後、ボルト部１６を締め付けることによって、分岐管９と気体供給部４との接続を強化する。分岐管９と気体供給部４とが接触する部分には、ゴムパッキンやＯリングなどを挟み込むことにより気密性を高めることが好ましい。
【００３４】
上記のような微細気泡散気装置を具備した本発明の浸漬型膜分離装置を、図７に示す一実施態様に基づいて説明する。
【００３５】
図７は、本発明に係る浸漬型膜分離装置の一実施態様を示す概略斜視図である。図７において、浸漬型膜分離装置は、処理槽８内の被膜ろ過液中に浸漬されている。この浸漬型膜分離装置には、複数枚の平板状ろ過膜２２を上下方向に膜面平行となるように並列で配置した浸漬型膜分離装置２３と、前記平板状ろ過膜２２の透過水出口２６に連通した処理水配管２４とが備えられている。処理槽８の上方には被処理液供給管２１が開口している。そして、ろ過の駆動力として吸引ポンプ２５を作動させて処理水配管２４内を減圧することにより、処理槽８内の被処理液を分離膜によってろ過する。ろ液は、透過水出口２６、処理水配管２４を介して系外に取り出される。
【００３６】
処理槽８の材質は、廃水や活性汚泥混合液などの被膜ろ過液を貯えることができれば特に限定されないが、コンクリート槽、繊維強化プラスチック槽などが好ましく用いられる。
【００３７】
処理水配管２４に設置される吸引ポンプ２５は、処理水配管２４内を減圧状態にすることができれば特に限定されるものではない。この吸引ポンプ２５の代わりに、サイホンによる水頭圧差を利用して、処理水配管２４内を減圧状態にしてもよい。
【００３８】
浸漬型膜分離装置の上部側には、複数の平板状ろ過膜２２が上下方向に膜面平行となるように並列で配列された膜モジュール２３が設けられている。この平板状ろ過膜２２は、平板状の分離膜を配設したエレメントであり、例えば、樹脂や金属等で形成されたフレームの表裏両面に、シート状の分離膜を配設し、分離膜とフレームで囲まれた内部空間に連通する処理水出口２８をフレーム上部に設けた構造の平板状ろ過膜２２が用いられる。この平板状ろ過膜２２の隣り合う２枚を図８（概略斜視図）に示す。隣り合う平板状ろ過膜２２の間には所定の間隔が空けられていて、この膜間空間Ｚ内を、被処理液の上昇流、特に気泡と被処理液との混合液の上昇流が流れる。
【００３９】
膜モジュール２３における設置面積当たりのろ過面積を増やすためには、平板状ろ過膜２２の間隔を狭くし、より多くの平板状ろ過膜２２を配置する方が望ましい。しかし、膜間隔が狭すぎると平板状ろ過膜２２の膜面に十分に微細気泡や気液混合流を作用させることができず、膜面洗浄が不十分となって逆にろ過性能を低下させてしまう。そこで、効率よくろ過を行うためには、膜間隔は１〜１５ｍｍであることが好ましく、さらには５〜１０ｍｍであることがより好ましい。
【００４０】
この平板状ろ過膜２２は、分離膜の取り扱い性や物理的耐久性を向上させるために、たとえば、フレームや平板の表裏両面に分離膜を配置し、分離膜の外周部を接着や溶着固定した平膜エレメント構造をしている。このエレメント構造は特に限定されるものではなく、平板とろ過膜の間にろ過水流路材を挟んだ物でもよい。平膜エレメント構造は、膜面に平行な流速を与えた場合の剪断力による汚れの除去効果が高いことから、本発明に好適に用いられる。
【００４１】
膜モジュール２３の鉛直下方には、複数の本発明の微細気泡散気管６が配置されている。この複数の微細気泡散気管６は、それぞれ気体供給管１０に分岐管９を介して連接されている。この気体供給管１０は、支持管長手方向αが膜面に垂直となるように、かつ、全ての平板状ろ過膜２２によって形成される膜間空間Ｚ（図８参照）の鉛直下方部に、微細気泡散気管６に形成される微細スリット（Ｓ）が存在するように、微細気泡散気管６を配設することが好ましい。このことにより、膜モジュール２３内の分離膜が効率よく洗浄される。
【００４２】
図７において膜ろ過運転を行う時には、開閉弁１７を開とすることによりブロア７から供給される空気が、気体供給幹管２７および気体供給口１１を介して気体供給管１０へと流入し、さらに、分岐管９を介して、微細気泡散気管６へと気体が供給される。微細気泡散気管６の表面の微細散気孔から空気が噴出し、処理槽（曝気槽）８内に微細気泡が発生する。噴出した微細気泡によるエアリフト作用によって生起する気液混合上昇流や微細気泡が、分離膜の膜面に掃流として作用するので、膜ろ過される時に膜面に付着し堆積し易いケーキ層を抑制することができる。
【００４３】
ブロア７は、気体供給管１０およびその下流側の微細気泡散気管６に気体を供給することができれば良く、コンプレッサー、ファン、ボンベなども用いることができる。また、開閉弁（バルブ）１７は、気体供給幹管２７の内部を流れる気体の流量を制御するための開閉ができれば、開閉弁でも切替弁でも特に問題はない。
【００４４】
微細気泡散気管６は、その長さが長くなるほど長手方向αに均一量で散気できなくなる傾向がある。従って、膜モジュール２３が多数の平板状ろ過膜２２を配置した大型の装置である場合、特に図７のαの方向の幅が例えば約１２００ｍｍ以上の場合には、長手方向に均一量で散気することが難しい。
【００４５】
しかしながら、本発明によると、図１に示す構造の微細気泡散気管６を用いることで、１つの気体供給管１０で複数の微細気泡散気管６に気体を供給し、かつ、すべての膜間空間Ｚ内を、微細気泡を含んだ気液混合流を上向きに流すことができ、膜面に対し均一に微細気泡を作用させることができる。
【００４６】
また、前記微細気泡散気管６として、図２のように、長手方向中央部に締め付け金具３を設置することによって、支持管１と弾性シート２の間隙の長手方向α長さを２分割した構造のものとしてもよい。そうすることで、弾性シート２の膨らみが抑制され、該長手方向における散気量の偏りを抑制することができる。
【００４７】
さらに、複数の微細気泡散気管６は、長手方向軸とは直角方向（Ｅ）（図１０（ｂ））に８０〜２００ｍｍの間隔をおいて、設置されていることが好ましい。この間隔よりも近接させて設置すると、微細散気管間に発生する水流が抑制され、微細気泡散気管の上部に汚泥が堆積しやすくなる。
【００４８】
また、微細気泡散気管から散気する風量は、前記膜モジュールの水平断面積あたりの曝気風量が、０．９ｍ３／ｍ２／分以上となるように調整することが好ましい。風量がこれよりも少なくなると、散気される風量に偏りが生じやすくなる。
【００４９】
また、本発明の浸漬型膜分離装置は、図９、１０に示すように、複数枚の膜エレメント１０２が水平方向に平行に配列されている膜モジュール２３と、この膜モジュール１０６の下方に配置された散気装置１０４と、該散気装置及びその周囲の空間を囲む枠体１０３とから基本的に構成される装置構造が例示される。また、微細気泡散気管６における気体供給管と接続されている端部と反対側の端部には支持体１１３が設けられ、微細気泡散気管６の両端が支持されることで、長期間にわたり、その位置がしっかりと維持されて好ましい。
【００５０】
ここで、配列された膜エレメント１０２は筐体１０６内に収納されているが、膜エレメントの左右端部を密接させることにより筐体を省略してもよい。この場合、枠体１０３によって囲まれた空間の側面の開口部面積のうち、膜エレメント１０２の配列方向と平行な側面で、散気装置１０４より上の開口部の面積Ｂと、配列された膜エレメント上部の開口部の面積Ａとの割合（Ｂ／Ａ）が０．８〜５．０でとなるように配置することが好ましい。
【００５１】
ここで、配列方向とは、複数の膜エレメント１０２が配列された並び方向で、図１０におけるＣ−Ｄ方向を指している。また、上記した散気装置１０４より上の開口部の面積Ｂとは、図１０（ａ）において符号１０７で示す部分の面積の和である。即ち、符号１０７で示した部分は、図１０（ａ）における正面側と裏面側とにあるので、符号１０７で示す部分の面積を２倍した面積が、開口部面積Ｂとなる。
【００５２】
また、膜エレメント上部の開口部の面積Ａとは、図９において膜エレメントの間の隙間１０５の面積（上面面積）を足しあわせた面積（面積和）である。
【００５３】
この場合には、枠体により囲まれて形成された空間内において散気装置よりも上の空間を、従来装置の場合よりも広くし、前記した面積割合（Ｂ／Ａ）が０．８〜５．０となるようにすることが重要である。なかでも、０．８〜３．０の範囲とすることが好ましい。このような位置に散気装置１０４を設置することにより、旋回流１０９の流れを効率よく形成し、旋回流１０９の流路を大きく確保することで、十分な速度を持つ気液混合流を各膜エレメント１０２の膜面に供給することができるようになる（図１０（ｂ））。
【００５４】
ここで、枠体１０３に囲まれる空間内に配置され固定されている散気装置１０４は、微細気泡散気管を備えた微細気泡散気装置であり、前述した本発明に係る微細気泡散気管や散気装置を用いる。散気装置１０４の圧力損失は、高すぎると消費電力が増し、省エネルギー性、経済性を損ねることにつながるため、圧力損失が低い方が好ましい。
【００５５】
また、散気管から発生した微細気泡が、筐体１０６内に十分に拡散するためには、膜エレメント１０２の下端と微細気泡散気管６との距離（Ｆ）は１５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下になることが好ましく、さらに好ましくは１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。この範囲より小さいと微細気泡が筐体１０６内に十分に拡散しにくく、逆にこの範囲より大きいと、微細気泡は筐体１０６内に十分に拡散するが、浸漬型膜分離装置の高さが高くなり、大型化するからである。
【００５６】
本発明において、浸漬型膜分離装置の膜エレメントに配設する分離膜は、平膜であって、被ろ過液側に圧力を加えて、もしくは透過側から吸引することによって被ろ過液中に含まれる一定粒子径以上の物質を捕捉する機能を有する分離膜であり、その捕捉粒子径の違いにより、ダイナミックろ過膜、精密ろ過膜、および限外ろ過膜と分類されるが、好ましくは、精密ろ過膜である。
【００５７】
この分離膜としては、高透水性や運転安定性の観点から、水透過性に優れた膜を使用することが好ましい。その透過性の指標としては、使用前の分離膜の純水透過係数を用いることができる。多孔性膜の純水透過係数は、逆浸透膜によって精製した２５℃の精製水を用い、ヘッド高さ１ｍで透水量を測定し算出した値であり、純水透過係数が２×１０−９ｍ３／ｍ２／ｓ／ｐａ以上であることが好ましく、より好ましくは４０×１０−９ｍ３／ｍ２／ｓ／ｐａ以上である。この範囲内であれば実用的に十分な透過水量が得られる。
【００５８】
分離膜として用いる平膜の膜表面部分を、図１３に模式的に示す。膜分離活性汚泥法において、活性汚泥は膜表層部２０１において固液分離され、分離された水がろ過水（処理水）として膜内へと透過する。本発明の装置では、分離膜として、膜表面における表面粗さが0.1μｍ以下、さらには０．００１〜０．０８μｍ、特に０．０１〜０．０７μｍと、膜表面粗さが小さい平滑表面の分離膜を用いることが好ましい。さらに、分離膜は、その膜表面における平均孔径が0.2μm以下、さらには、０．０１〜０．１５μm、特に０．０１〜０．１μmであることが好ましい。このような分離膜を用いることにより、洗浄効果が低いと考えられてきた微細気泡を用いても十分な膜面洗浄効果を得ることができ、膜分離活性汚泥法で求められる通常のフラックス条件下で安定運転することができる。
【００５９】
膜表面における表面粗さとは、分離膜が被処理水と接触する膜表面に対して垂直方向の高さの平均値と言うことができ、図１３の模式図において符号２０２で示す高さでもって表すことができる。そして、この膜表面における表面粗さは、例えば、原子間力顕微鏡装置（Digital Instruments社製Nanoscope（登録商標） IIIａ）を用い、各ポイントのＺ軸（膜表面に対して垂直方向）の高さ（Ｚｉとする）を測定し、下記の式１による計算を行って求められる二乗平均粗さＲＭＳ（μｍ）を膜表層部の表面粗さとすることによって求めることができる。
【００６０】
【数１】
【００６１】
膜表面における平均孔径とは、分離膜表面における細孔径の平均値であり、図１３の模式図では符号２０３で示す幅でもって表すことができる。そして、この膜表面の平均孔径を測定するためには、例えば、膜表面を走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０，０００倍で写真撮影し、１０個以上、好ましくは２０個以上の任意の細孔の直径を測定し、数平均して求める。細孔が円状でない場合、画像処理装置等によって、細孔が有する面積と等しい面積を有する円（等価円）を求め、等価円直径を細孔の直径とする方法により求められる。細孔径の標準偏差σが大きすぎると、ろ過孔径性能の劣る孔の割合が多くなるため、標準偏差σは０．１μｍ以下であることが好ましい。
【００６２】
このような表面性状を有する平膜状の分離膜を用いた膜分離装置の場合には、膜面に微細気泡を作用させることによって良好に膜面洗浄することができる理由は、次のように考えられる。
【００６３】
膜表面粗さが小さい分離膜ほど、膜表面における非膜透過物質剥離係数比率が大きくなる傾向がある（図１４参照）。膜表面における非膜透過物質剥離係数とは、分離膜表面に付着している被ろ過液の非膜透過物質が分離膜からの剥離し易さを表す剥離係数であり、この試料膜の剥離係数を、標準膜の剥離係数に対する比率でもって表した値が非膜透過物質剥離係数比率である。即ち、この剥離係数比率が高いほど、分離膜に付着している非膜透過物質が分離膜から剥離し易く、膜表面に非膜透過物質のケーク層が形成されにくいものであり、膜ろ過性能が高くなる。また、ここで、標準膜とは、ミリポア社製のデュラポア膜フィルターＶＶＬＰ０２５００（親水性ＰＶＤＦ製、、孔径０．１０μｍ）である。
【００６４】
また、平均孔径が小さい分離膜ほど、ろ過抵抗係数比率が小さい傾向がある（図１５参照）。ろ過抵抗係数比率は、膜表面に付着している非膜透過物質の単位物質量あたりの抵抗発生量を表すろ過抵抗係数を、標準膜のろ過抵抗係数に対する比率でもって表した値である。即ち、ろ過抵抗係数比率が小さいほど、分離膜表面に非膜透過物質が付着しても膜ろ過抵抗として表れにくいものであり、透水性が高くなる。
【００６５】
散気装置から発生されて膜表面に作用させる気泡として、粗大気泡ではなく微細気泡を用いると、気液混合上向流により励起される膜表面洗浄応力が小さくなる。しかし、膜表面粗さが０．１μｍ以下の分離膜では、非膜透過物質剥離係数比率が高いために、膜表面から分離膜に付着している非膜透過物質が分離膜表面から剥離し易く、膜表面に非膜透過物質のケーク層が形成されにくいのであり、この結果、微細気泡による膜面洗浄でも、十分な膜ろ過性能が得られるのである。
【００６６】
本発明で特定した平滑な表面性状を有する平膜状の分離膜は、以下に説明する製造方法によって製造することができる。
【００６７】
たとえば、不織布からなる基材の上に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び開孔剤などを含む製膜原液を塗布し、直ちに、非溶媒を含む凝固液中で凝固させることにより多孔質分離機能層を形成することにより、本発明で用いる分離膜を製造することができる。
【００６８】
このとき、基材の表面上に製膜原液を塗布する代わりに、基材を製膜原液に浸漬して多孔質分離機能層を形成してもよい。基材に製膜原液を塗布する場合には、基材の片面に塗布しても構わないし、両面に塗布してもよい。基材とは別に多孔質分離機能層のみを形成した後に基材と積層させてもよい。
【００６９】
そして、製膜原液には、前記したポリフッ化ビニリデン系樹脂の他に、必要に応じて開孔剤やそれらを溶解する溶媒等を添加してもよい。
【００７０】
製膜原液に、多孔質形成を促進する作用を持つ開孔剤を加える場合、その開孔剤は、凝固液によって抽出可能なものであればよく、凝固液への溶解性の高いものが好ましい。たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレン類や、ポリビニールアルコール、ポリビニールブチラール、ポルアクリル酸などの水溶液高分子やグリセリンを用いることができる。
【００７１】
また、その開孔剤として、ポリオキシアルキレン構造、脂肪酸エステル構造、又は水酸基を含有する界面活性剤を用いることもできる。このような界面活性剤の使用により、目的とする細孔構造を得ることがより容易になる。
【００７２】
この分離膜製造時において開孔剤として用いる界面活性剤は、ポリオキシアルキレン構造、脂肪酸エステル構造、水酸基のうち２つ以上を含むものが好ましい。
【００７３】
また、製膜原液中に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、他の有機樹脂及び開孔剤などを溶解させるための溶媒を用いる場合、その溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトン、メチルエチルケトンなどを用いる事ができる。中でもポリフッ化ビニリデン系樹脂に対する溶解性の高いＮＭＰ、ＤＭＡｃ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯを好ましく用いることができる。
【００７４】
製膜原液には、その他、非溶媒を添加することもできる。非溶媒は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂や他の有機樹脂を溶解しないものであり、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び他の有機樹脂の凝固の速度を制御して細孔の大きさを制御するように作用する。非溶媒としては、水や、メタノール、エタノールなどのアルコール類を用いることができる。なかでも廃水処理の容易さや価格の点から水、メタノールが好ましい。これらの混合であってもよい。
【００７５】
製膜原液の組成において、ポリフッ化ビニリデン系樹脂は５重量％〜３０重量％、開孔剤は０．１重量％〜１５重量％、溶媒は４５重量％〜９４．８重量％、非溶媒は０．１重量％〜１０重量％の範囲内であることが好ましい。
【００７６】
非溶媒を含む凝固浴としては、非溶媒からなる液、または非溶媒と溶媒とを含む混合溶液を用いればよい。
【００７７】
一方、製膜原液中に非溶媒を含有しない場合には、製膜原液中に非溶媒を含有させる場合よりも、凝固浴における非溶媒の含有量を、上記場合よりも少なくすることが好ましく、例えば、６０重量％〜９９重量％とするのが好ましい。
【００７８】
このように凝固浴中の非溶媒の含有量を調整することにより、多孔質層表面の表面粗さや細孔径やマクロボイドの大きさを制御することができる。なお、凝固浴の温度は、あまり高いと凝固速度が速すぎるようになり、逆に、あまり低いと凝固速度が遅すぎるようになるので、通常、１５℃〜８０℃の範囲で選定するのが好ましい。より好ましくは２０℃〜６０℃の範囲である。
【００７９】
このような分離膜の製造方法によると、多孔質基材の表面に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質樹脂層が形成されてなる分離膜であって、多孔質樹脂層の外表面側に、膜ろ過に必要な所望の平均孔径（０．０１〜０．２μｍ）をもつとともに平滑表面（表面粗さが０．１μｍ以下）をもつ分離機能層が形成され、それより内側にはマクロボイドが存在する層が形成されてなる分離膜が製造される。即ち、多孔質樹脂層内には、多孔質基材に近い内側にマクロボイドのある層が存在し、外表面に、所定孔径をもつ平滑表面の分離機能層が存在する。
【実施例】
【００８０】
（実施例１）
図１に示すような構造の微細気泡散気管を製作した。
【００８１】
その支持管１には、炭素繊維強化樹脂製の円柱状の支持管（長さ１６００ｍｍ、φ６２ｍｍ）を用い、支持管１の片端には、気体供給部４として、ステンレス製のパイプを設置し、支持管１の表面に上面と下面とに等間隔で１２個ずつ長さ約４０ｍｍ、最大幅約１０ｍｍの略楕円形の貫通孔５を設けた。また、気体供給部４については、先端部を雄型ネジ口とした。支持管１の外周を覆うように、ＥＰＤＭゴム製の弾性シート２が設置され、締め付け金具３で両端部を支持管１に締め付けた。両方の端部に取り付けた締め付け金具３の間の距離を１４００ｍｍとした。弾性シート２には、幅２ｍｍの微細スリット（Ｓ）が２ｍｍ間隔で図３（ａ）のように設けられていた。このような散気管を３本製作した。
【００８２】
次に、微細気泡散気管の気体供給部を接続するための気体供給管として、図１１のようなステンレス製のパイプ状の気体供給管１０を製作した。気体供給管の管先の両端は閉じられており、上部に気体供給口１１を分岐させ、３本の分岐管９を設けた。ここで、分岐管９の先端部は、雌型ネジ口とした。
【００８３】
一方、流路材の代わりとなる凹凸を両面に形成した、高さ１０００ｍｍ×幅５００ｍｍ×厚み６ｍｍのＡＢＳ製の表裏両面に、それぞれ分離膜（平膜）を設置して、膜エレメント（分離膜面積：0.9m２）を作製した。ここで、分離膜としては、ポリフッ化ビニリデン製の表面平均孔径0.08μm、表面粗さ（ＲＭＳ）0.062μｍの平膜を用いた。
【００８４】
なお、当該平膜は、次のような手法により製作した。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂と、開孔剤として分子量が約２０，０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）と、溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）と、非溶媒として純水をそれぞれ用い、これらを９０℃の温度下で十分に攪拌し、次の組成を有する製膜原液を調製した。
【００８５】
ＰＶＤＦ：１３．０重量％
ＰＥＧ ： ５．５重量％
ＤＭＡｃ：７８．０重量％
純水 ： ３．５重量％
次に、上記製膜原液を２５℃に冷却した後、密度が０．４８ｇ／ｃｍ３、厚みが２２０μｍのポリエステル繊維製不織布（基材）上に塗布し、塗布後、直ちに２５℃の純水中に５分間浸漬し、さらに８０℃の熱水に３回浸漬してＤＭＡｃおよびＰＥＧを洗い出し、分離膜を製造した。
【００８６】
次に、内寸（略寸）が高さ１０００ｍｍ×幅５１５ｍｍ×奥行１４００ｍｍで上下が開放した筐体を製作した。筐体の下には枠体が連接されていて、枠体内の空間の所定位置に、上述の微細気泡散気装置が固定されていて、エレメント下端から微細気泡散気装置までの距離（Ｆ）が２２０ｍｍであった。この時、膜エレメントの配列方向と平行な側面で、散気装置より上部の開口部の面積は、片面側２５２０ｃｍ２であった。筐体内に１００枚の膜エレメントを装填したときの、筐体上部の膜エレメント上面の開口部の面積は４０００ｃｍ２であった。従って、Ｂ／Ａの値は、２５２０×２／４０００＝１．２６であった。なお、散気管同士の水平間隔は１２５ｍｍとした。
【００８７】
以上のようにして、１００枚の膜エレメント１０２が筐体１０６内に装填され、枠体１０３と散気管１０４とが設置された、図９、１０に示す構造の浸漬型膜分離装置を製作した。
【００８８】
また、表１にまとめて示す条件にて、図１２に示す処理装置の水浄化処理プロセスによって、生活廃水の処理を行った。図１２では、浸漬型膜分離装置を、膜エレメントが装填された膜モジュール２３と散気装置１０４とに簡略化して示している。ここで、比較的大型の浸漬型膜分離装置にもかかわらず処理槽８内に設置した浸漬型膜分離装置への気体供給幹管の配管は、１本であるため位置あわせなどが容易であり、配管工事の手間が大幅に軽減された。次に、図１２に示すように、原水（生活廃水）４４は、原水供給ポンプ４５を介して、まず脱窒槽４６に導入され活性汚泥と混合される。その後、この活性汚泥混合液は処理槽８に導入される。生物処理工程は、窒素除去のため、硝化工程（好気）と脱窒工程（無酸素）により処理が進められる。後段の処理槽８（好気槽）でアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）の硝化を進め、膜分離活性汚泥槽から前段の脱窒槽４６へ硝化液を汚泥循環ポンプ４７により循環され、脱窒槽４６にて窒素を除去する。
【００８９】
ここで、処理槽８内では、ブロア７により送風された空気が散気装置４を介して曝気される。この曝気により、活性汚泥が好気状態に維持され、硝化反応やＢＯＤ酸化が行われる。さらに、この空気曝気により、膜モジュール２３の膜面上へ付着する汚泥の付着・堆積が洗浄される。また、処理槽８と脱窒槽４６内のMLSS濃度維持のため、定期的に汚泥を、汚泥引き抜きポンプ４８により引き抜いた。
【００９０】
膜モジュール２３による膜ろ過は吸引ポンプ２５で透過水側を吸引することにより行った。また、分離膜の膜表面への汚泥付着防止のため、タイマーを内蔵し、予め記録されたプログラムに従い、定期的に吸引ポンプの運転／停止を切り替えるリレースイッチを用いることにより、膜ろ過は8分運転と2分休止とを繰り返す間欠運転で行い、膜ろ過流束は1.0m/day（平均フラックス）と固定し運転を行った。
【００９１】
【表１】
【００９２】
ここで、運転性能を表す指標として膜差圧を経時的に測定し、その経時的変化を用いた。運転中に生じる旋回流が不均一であれば膜面洗浄が不十分となり、膜差圧が上昇し、安定運転が困難になるので、膜差圧の変化でもって運転性能を評価できる。
【００９３】
９０日間の運転を続けたちころ。９０日間における差圧上昇はほとんど見られず、安定した運転を継続することができた。
（実施例２）
実施例１と同様の浸漬型膜分離装置において、枠体に固定された散気装置の位置を変更し、エレメント下端から微細気泡散気管まで距離Ｆが、それぞれ、１５５ｍｍ、４６０ｍｍとなる位置に微細気泡散気管を設置した。この時、Ｂ／Ａの値は、それぞれ、０．８０５、２．９４であった。それぞれを、２（ａ）、２（ｂ）とする。
【００９４】
これらの膜分離装置を用いて実施例１と同様の運転条件で運転したところ、エレメント下端から散気装置までの上下方向の距離が１５５ｍｍのとき（２（ａ）の場合）、および４６０ｍｍのとき（２（ｂ）の場合）のいずれの場合でも、安定した運転を継続することができた。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の浸漬型膜分離装置は、下水、し尿、産業廃棄水等の汚水を処理する際に、活性汚泥処理槽内に設置して使用する浸漬型膜分離装置として使用される。また、汚水以外の種々の水（例えば上水）を膜分離処理する際の浸漬型膜分離装置として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る微細気泡散気管の一実施態様を示す、長手方向中心軸での縦断面図である。
【図２】本発明に係る微細気泡散気管の一実施態様を示す、長手方向中心軸での縦断面図である。
【図３】本発明に係る微細気泡散気管の一実施態様の外観を模式的に示す図である。
【図４】本発明の微細気泡散気装置の一実施態様の外観を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る微細気泡散気管の気体供給部４と気体供給管の分岐管９との接続方法を例示する断面図である。
【図６】本発明に係る微細気泡散気管の気体供給部４と気体供給管の分岐管９との接続方法を例示する部分断面図であり、（ａ）はフランジを用いる方法、（ｂ）はユニオンを用いる方法、（ｃ）はクランプを用いる方法を示す。
【図７】本発明の浸漬型膜分離装置の一例を示す概略斜視図である。
【図８】本発明における浸漬型膜分離装置膜モジュール内で２枚の隣接する膜エレメントを示す概略斜視図である。
【図９】実施例における浸漬型膜分離装置を示す概略斜視図である。
【図１０】（ａ）は図９の膜分離装置を膜エレメント２の配列方向と平行な側面から見た模式図（一部破断断面図）であり、（ｂ）は図９の膜分離装置を膜エレメント２の配列方向と垂直な面から見た断面模式図である。
【図１１】実施例における気体供給管の外観概略図である。
【図１２】実施例において採用した膜分離活性汚泥法による廃水処理装置を示す装置概略図である。
【図１３】分離膜の膜表面部分を模式的に示す膜断面概略図である。
【図１４】分離膜の膜表面粗さ（ＲＭＳ）と非膜透過性物質剥離係数比率との関係を表すグラフである。
【図１５】分離膜の平均孔径とろ過抵抗係数比率との関係を表すグラフである。
【図１６】従来の微細気泡散気管の一実施形態を示す長手方向中心軸での縦断面図である。
【図１７】従来の微細気泡散気装置の設置状態を示す概略斜視図である。
【図１８】従来の微細気泡散気装置を設置した浸漬型膜分離装置を示す概略図である。
【図１９】従来の散気管の配置を示す概略図である。
【図２０】従来の散気管の配置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００９７】
１：支持管
２：弾性シート
３：締め付け金具
４：気体供給部
５：貫通孔
６：微細気泡散気管
７：ブロア
８：処理槽
９：分岐管
１０：気体供給管
１１：気体供給口
１２：Ｏリング
１３：ボルトナットの通し口
１４：ユニオン
１５：クランプ
１６：ボルト
１７：開閉弁
２１：被処理液供給管
２２：平板状ろ過膜
２３：膜モジュール
２４：処理水配管
２５：吸引ポンプ
２６：透過水出口
２７：気体供給幹管
２８：処理水出口
４４：被処理水
４５：原水供給ポンプ
４６：脱窒槽
４７：汚泥循環ポンプ
４８：汚泥引き抜きポンプ
１０２：膜エレメント
１０３：枠体
１０４：散気装置
１０５：エレメント間のすきま
１０６：筐体
１０７：膜エレメント２の配列方向と平行な側面で、散気装置４より上の開口部の面積
１０８：エア
１０９：旋回流
１１３：支持体
２０１：膜表層部（膜表面）
２０２：表面粗さに相当する高さ
２０３：平均孔径に相当する幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液を貯留した処理槽内に浸漬設置される浸漬型膜分離装置において、平膜を分離膜として配設した分離膜エレメントの複数が膜面平行に並列で配置されてなる分離膜モジュールと、該分離膜モジュールの鉛直下方に設置され、１つの気体供給管に連接された複数の微細気泡散気管とを備え、該気体供給管に連接された複数の微細気泡散気管が、分離膜エレメントの膜面に交差する方向に延びている浸漬型膜分離装置であって、該微細気泡散気管は、少なくとも、筒状の支持管と、微細スリットが形成された弾性シートとを有し、該弾性シートが該支持管の外周を覆うように配置され、該支持管の内側に供給した気体が、該支持管の表面に設けられた複数の孔から該支持管と該弾性体の間隙に流入し、該弾性シートの微細スリットが開くことにより、微細気泡が散気管外に発生する機能を有する微細気泡散気管であって、該支持管の長手方向の長さが１０００ｍｍ以上であることを特徴とする浸漬型膜分離装置。
【請求項２】
前記支持管と前記弾性シートとの間隙が、長手方向に少なくとも２分割されていていることを特徴とする請求項１に記載の浸漬型膜分離装置。
【請求項３】
分割された間隙部の長手方向の長さが１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の浸漬型膜分離装置。
【請求項４】
前記分離膜エレメントの下端と前記微細気泡散気管との距離が、１５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の浸漬型膜分離装置。
【請求項１】
被処理液を貯留した処理槽内に浸漬設置される浸漬型膜分離装置において、平膜を分離膜として配設した分離膜エレメントの複数が膜面平行に並列で配置されてなる分離膜モジュールと、該分離膜モジュールの鉛直下方に設置され、１つの気体供給管に連接された複数の微細気泡散気管とを備え、該気体供給管に連接された複数の微細気泡散気管が、分離膜エレメントの膜面に交差する方向に延びている浸漬型膜分離装置であって、該微細気泡散気管は、少なくとも、筒状の支持管と、微細スリットが形成された弾性シートとを有し、該弾性シートが該支持管の外周を覆うように配置され、該支持管の内側に供給した気体が、該支持管の表面に設けられた複数の孔から該支持管と該弾性体の間隙に流入し、該弾性シートの微細スリットが開くことにより、微細気泡が散気管外に発生する機能を有する微細気泡散気管であって、該支持管の長手方向の長さが１０００ｍｍ以上であることを特徴とする浸漬型膜分離装置。
【請求項２】
前記支持管と前記弾性シートとの間隙が、長手方向に少なくとも２分割されていていることを特徴とする請求項１に記載の浸漬型膜分離装置。
【請求項３】
分割された間隙部の長手方向の長さが１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の浸漬型膜分離装置。
【請求項４】
前記分離膜エレメントの下端と前記微細気泡散気管との距離が、１５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の浸漬型膜分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−８２５９７（Ｐ２０１０−８２５９７Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５７０７６（Ｐ２００８−２５７０７６）
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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